RU2453599C1 - NUCLEIC ACID CODING FUNCTIONALLY ACTIVE RECOMBINANT IgAL PROTEASE NEISSERIA MENINGITIDIS OF SEROGROUP B, RECOMBINANT PLASMID DNA CONTAINING NUCLEOTIDE SEQUENCE CODING ACTIVE IgAL PROTEASE, PRODUCER STRAIN CONTAINING PLASMID DNA PRODUCING MATURE FORM OF IgAL PROTEASE, RECOMBINANT Ig PROTEASE NEISSERIA MENINGITIDIS OF SEROGROUP B, METHOD FOR PRODUCING MATURE FORM IgAL PROTEASE SHOWING IMMUNOGENIC AND PROTECTIVE PROPERTIES - Google Patents

NUCLEIC ACID CODING FUNCTIONALLY ACTIVE RECOMBINANT IgAL PROTEASE NEISSERIA MENINGITIDIS OF SEROGROUP B, RECOMBINANT PLASMID DNA CONTAINING NUCLEOTIDE SEQUENCE CODING ACTIVE IgAL PROTEASE, PRODUCER STRAIN CONTAINING PLASMID DNA PRODUCING MATURE FORM OF IgAL PROTEASE, RECOMBINANT Ig PROTEASE NEISSERIA MENINGITIDIS OF SEROGROUP B, METHOD FOR PRODUCING MATURE FORM IgAL PROTEASE SHOWING IMMUNOGENIC AND PROTECTIVE PROPERTIES Download PDF

Info

Publication number
RU2453599C1
RU2453599C1 RU2011106149/10A RU2011106149A RU2453599C1 RU 2453599 C1 RU2453599 C1 RU 2453599C1 RU 2011106149/10 A RU2011106149/10 A RU 2011106149/10A RU 2011106149 A RU2011106149 A RU 2011106149A RU 2453599 C1 RU2453599 C1 RU 2453599C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
protease
recombinant
serogroup
plasmid dna
igal protease
Prior art date
Application number
RU2011106149/10A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Лев Давыдович Румш (RU)
Лев Давыдович Румш
Эдвард Эдуардович Мельников (RU)
Эдвард Эдуардович Мельников
Александр Павлович Аллилуев (RU)
Александр Павлович Аллилуев
Леонид Васильевич Козлов (RU)
Леонид Васильевич Козлов
Ольга Викторовна Котельникова (RU)
Ольга Викторовна Котельникова
Лариса Стефановна Жигис (RU)
Лариса Стефановна Жигис
Оксана Викторовна Серова (RU)
Оксана Викторовна Серова
Елена Юрьевна Ягудаева (RU)
Елена Юрьевна Ягудаева
Анна Мироновна Бичучер (RU)
Анна Мироновна Бичучер
Виталий Павлович Зубов (RU)
Виталий Павлович Зубов
Ирина Викторовна Анохина (RU)
Ирина Викторовна Анохина
Вера Сергеевна Зуева (RU)
Вера Сергеевна Зуева
Анатолий Эдуардович Аваков (RU)
Анатолий Эдуардович Аваков
Original Assignee
Учреждение Российской академии наук Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Учреждение Российской академии наук Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН filed Critical Учреждение Российской академии наук Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН
Priority to RU2011106149/10A priority Critical patent/RU2453599C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2453599C1 publication Critical patent/RU2453599C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: what is described is nucleic acid coding IgAl protease Neisseria meningitidis of serogroup B, strain H44/76. What is presented is recombinant plasmid DNA containing nucleic acid. What is described is producer strain E.coli BL21 (DE3)/pBIGAPSl containing presented recombinant plasmid DNA. What is presented is a method for producing a mature form of IgAl protease Neisseria meningitidis of serogroup B. What is described is IgAl protease of molecular weight 107.6 kDa and estimated calculated isoelectric point 7.4.
EFFECT: invention allows producing high-purity IgAl protease as an ingredient of a polyvalent vaccine intended for protection of an individual, at first of children, against meningococcal infection and other microorganisms pathogenicity of which is caused by IgAl protease.
5 cl, 4 dwg, 5 ex

Description

Изобретение относится к области иммунологии, энзимологии, микробиологии и генной инженерии, и касается новой нуклеиновой кислоты, кодирующей функционально активную рекомбинантную IgA1 протеазу Neisseria meningitidis, новой рекомбинантной плазмидной ДНК pBIGAPS1 и нового штамма бактерий Escherichia coli BL21(DE3)/pBIGAPS1, который может быть использован для получения высокоочищенной генно-инженерной IgA1 протеазы и в качестве компонента поливалентной вакцины, предназначенной для защиты человека, прежде всего детей от менингококковой инфекции и других микроорганизмов, патогенность которых обусловлена IgA1 протеазой.The invention relates to the field of immunology, enzymology, microbiology and genetic engineering, and relates to a new nucleic acid encoding a functionally active recombinant IgA1 protease Neisseria meningitidis, a new recombinant plasmid DNA pBIGAPS1 and a new bacterial strain Escherichia coli BL21 (DE3) / pBIGAPS to obtain highly purified genetically engineered IgA1 protease and as a component of a multivalent vaccine designed to protect humans, especially children from meningococcal infections and other microorganisms pathogenicity due to IgA1 protease.

Проблема эффективной вакцинопрофилактики менингококковой инфекции, вызываемой менингококком серогруппы В, до сих пор не решена. В реестре зарегистрированных менингококковых вакцин ВОЗ не зафиксировано ни одного препарата против менинингококка этой серогруппы. Отсутствие эффективной менингококковой группы В вакцины препятствует ликвидации этой инфекции в нашей стране и за ее пределами. Известно, что сериновая IgA протеаза секретируется некоторыми опасными бактериями, прежде всего Neisseria meningitidis, и расщепляет иммуноглобулины класса А на поверхности слизистых оболочек, разрушая первый защитный барьер иммунитета организма-хозяина. Известна менингококковая IgA1 протеаза, которая в опытах на лабораторных животных проявила себя как высокоэффективная менингококковая поливакцина, а следовательно, и вакцина против менингококка серогруппы В (заявка №2009136634/10, решение о выдаче патента) от 16 августа 2010 г.). Было установлено, что выделенная из культуральной жидкости или из продуктов очистки вакцины (менингококковой группы А) IgA1 протеаза высокоэффективна ферментативно и иммунологически, но содержится в указанных источниках в микроколичествах, поэтому могут возникнуть сложности при получении протеазы в препаративных количествах.The problem of effective vaccine prophylaxis of meningococcal infection caused by meningococcus serogroup B has not yet been resolved. The WHO registry of registered meningococcal vaccines has not recorded a single drug against meningococcus of this serogroup. The lack of an effective meningococcal group B vaccine prevents the eradication of this infection in our country and beyond. It is known that serine IgA protease is secreted by some dangerous bacteria, primarily Neisseria meningitidis, and breaks down class A immunoglobulins on the surface of mucous membranes, destroying the first protective barrier of the host organism's immunity. Known meningococcal IgA1 protease, which in experiments on laboratory animals proved to be a highly effective meningococcal polio vaccine, and hence the vaccine against serogroup B meningococcus (application No. 2009136634/10, decision to grant a patent) dated August 16, 2010). It was found that IgA1 protease isolated from the culture fluid or from the purification products of the vaccine (meningococcal group A) is highly effective enzymatically and immunologically, but is contained in the indicated amounts in micro quantities, therefore, it may be difficult to obtain the protease in preparative amounts.

В предшествующем уровне техники описано множество попыток создания вакцин, предназначенных для защиты от инфекции менингита группы В. В заявках WO 2005/105141 20051110, WO 95/03413, WO 2005/102384 20051103, WO 03/094960 20031120, WO 2006/024954 20060309, WO 2004/014417 20040219, WO 2005/033148 20050414, WO 2004/032958, WO 03/028661 20030410, WO 2004/014419 A1 WO 02/083711 предлагаются композиции и кандидаты в вакцины на основе липополисахарида, капсулярных олигосахаридов и ряда поверхностных белков менингококка для иммунизации пациента против заболевания, вызываемого Neisseria meningitidis различных серогрупп.The prior art describes many attempts to create vaccines designed to protect against infection of group B meningitis. In the applications WO 2005/105141 20051110, WO 95/03413, WO 2005/102384 20051103, WO 03/094960 20031120, WO 2006/024954 20060309, WO 2004/014417 20040219, WO 2005/033148 20050414, WO 2004/032958, WO 03/028661 20030410, WO 2004/014419 A1 WO 02/083711 offer compositions and candidates for vaccines based on lipopolysaccharide, capsular oligosaccharides and a number of surface meningocidal proteins immunization of a patient against a disease caused by Neisseria meningitidis of various serogroups.

Однако указанные композиции не включают IgA1 протеазу и не обеспечивают достаточную эффективную защиту от менингококковой инфекции и в частности от менингита группы В.However, these compositions do not include IgA1 protease and do not provide sufficient effective protection against meningococcal infection and in particular from group B meningitis.

В заявке WO 2004/102199 А2 описан способ идентификации, выбора и выделения вакцинного компонента для пассивной и активной иммунизации против микроорганизма Streptococcus pneumonia, который подвергается уничтожению опсонофагоцитарными клетками. Методом компьютерного моделирования (in silico) идентифицированы антигены, индуцирующие опсонофагоцитоз, которые предлагается использовать в качестве компонентов вакцины, предназначенной для иммунизации. Идентифицировано три пневмококковых белка стрептококлипопротеинароматаза (SlrA), IgA1 протеаза класса металлопротеаз и пневмококковый поверхностный белок адгезии A (PsaA) из Streptococcus pneumonia, получены их рекомбинантные варианты, которые изучены в качестве компонентов вакцины. Установлено, что композиция, содержащая все три рекомбинантных варианта, защищает мышей от указанной инфекции, однако каждый компонент в отдельности не обладает защитными свойствами.WO 2004/102199 A2 describes a method for identifying, selecting and isolating a vaccine component for passive and active immunization against a Streptococcus pneumonia microorganism that is destroyed by opsonophagocytic cells. The method of computer simulation (in silico) identified antigens inducing opsonophagocytosis, which are proposed to be used as components of a vaccine intended for immunization. Three pneumococcal streptococlipoproteinaromatase (SlrA) proteins, metalloprotease class IgA1 proteases and pneumococcal surface adhesion protein A (PsaA) from Streptococcus pneumonia were identified, and recombinant variants were obtained that were studied as vaccine components. It was found that the composition containing all three recombinant variants protects the mice from the specified infection, however, each component individually does not have protective properties.

В статье Shishir K. Gupta и др., Vaccine, 2010, т.28, стр.7092-7097 описаны результаты компьютерного моделирования последовательностей белков менингококка серогруппы В и выявлены 6 пептидов-эпитопов Т-хелперных клеток из трех белков: стимулирующий Т-клетки белок А, автотранспортный белок А и IgA1 протеаза. Авторы предполагают, что эти пептиды можно использовать в качестве перспективных агентов против менингококка группы В. Однако экспериментальные данные, подтверждающие данную гипотезу, не приводятся.Shishir K. Gupta et al., Vaccine, 2010, p. 28, pp. 7092-7097 describe the results of computer modeling of serogroup B meningococcal protein sequences and identified 6 epitopes of T-helper cell epitopes of three proteins: stimulating T cells protein A, motor protein A and IgA1 protease. The authors suggest that these peptides can be used as promising agents against group B meningococcus. However, experimental data confirming this hypothesis are not presented.

Известно (Пат. US 7235242, Achtman, et al., 26.06.2007) получение фрагмента IgA1-протеазы, который используют в качестве пептида-носителя. Описан синтез фрагмента IgA1-протеазы, содержащего от 40 до 200 аминокислотных остатков и включающего 40 аминокислотных остатков последовательности SEQ ID NO: 1, с использованием автоматического синтезатора. Однако при конъюгации с полисахаридом IgA1-протеаза обеспечивает защиту только от менингококка серогруппы С и не эффективна против менингококков серогруппы В.It is known (US Pat. US 7,235,242, Achtman, et al., 06/26/2007) to obtain an IgA1 protease fragment that is used as a carrier peptide. The synthesis of an IgA1 protease fragment containing from 40 to 200 amino acid residues and including 40 amino acid residues of the sequence SEQ ID NO: 1 is described using an automatic synthesizer. However, when conjugated to a polysaccharide, the IgA1 protease provides protection only against serogroup C meningococcus and is not effective against serogroup B meningococcus.

Известно (Пат. US 7407653, Plaut et al., 05.08.2008) применение бактериальных IgA1-протеаз для лечения заболеваний, связанных с отложениями IgA1 в тканях и органах организма. Растворимые IgA1-протеазы, содержащие различные метки, например, полигистидиновый фрагмент, получают рекомбинантным способом. Фермент выделяют по известной методике с использованием ультрафильтрации, ионообменной и металл-хелатной хроматографии. Полученные препараты можно использовать в качестве фермента для лечения аутоиммунных заболеваний, связанных с накоплением IgA, но не в качестве вакцины.It is known (US Pat. US 7407653, Plaut et al., 08/05/2008) the use of bacterial IgA1 proteases for the treatment of diseases associated with IgA1 deposits in the tissues and organs of the body. Soluble IgA1 proteases containing various labels, for example, a polyhistidine fragment, are produced by a recombinant method. The enzyme is isolated by a known method using ultrafiltration, ion exchange and metal chelate chromatography. The resulting preparations can be used as an enzyme for the treatment of autoimmune diseases associated with the accumulation of IgA, but not as a vaccine.

Известен наиболее близкий к заявленному способ получения предшественника IgA1 протеазы. В статье S.Vitovski and J.R.Sayers, Infection and Immunity, 2007, т.75, №6, стр.2875-2885 описано клонирование полноразмерного гена, кодирующего сигнальный пептид, секретируемую форму протеиназы и автотранспортерный домен и исследование механизма автопроцессинга IgA1 протеазы из ее предшественника. С этой целью был создан ряд мутированных форм белка-предшественника IgA1 протеазы Neisseria meningitidis серогруппы В (NMB), включая мутант с делецией 32-членного пептида в области сайта автопроцессинга, а также мутант, включающий замену остатка Ser в активном центре на остаток Val. Для получения мутантов использовали штаммы NMB, выделенные из цереброспинальной жидкости больных менингококком. Было установлено, что указанные мутанты не обладали автопротеолитической активностью и не наблюдалось образование секретируемой зрелой протеазы. Но в этой работе получали только предшественник IgA1 протеазы, не исследовали ее протективные и иммуногенные свойства, а также не рассматривается возможность создания вакцины на основе IgA1 протеазы.Known closest to the claimed method for producing a precursor of IgA1 protease. The article S. Vitovski and JRSayers, Infection and Immunity, 2007, v. 75, No. 6, pp. 2875-2885 describes the cloning of a full-sized gene encoding a signal peptide, a secreted form of a proteinase and an autotransporter domain and the study of the mechanism of autoprocessing of IgA1 protease from it predecessor. For this purpose, a series of mutated forms of the serum group B Neisseria meningitidis serum B (NMB) precursor protein IgA1 were created, including a mutant with a deletion of a 32-membered peptide at the site of the autoprocessing site, as well as a mutant involving the replacement of the Ser residue in the active center with the Val residue. To obtain the mutants, NMB strains isolated from the cerebrospinal fluid of patients with meningococcus were used. It was found that these mutants did not possess autoproteolytic activity and the formation of secreted mature protease was not observed. But in this work, only the precursor of IgA1 protease was obtained, its protective and immunogenic properties were not investigated, and the possibility of creating a vaccine based on IgA1 protease was not considered.

Кроме того, анализ геномного банка данных показал, что до настоящего времени не известна последовательность гена, кодирующего IgA1 протеазу из Neisseria meningitidis штамм Н44/76.In addition, analysis of the genomic data bank showed that to date, the sequence of the gene encoding the IgA1 protease from Neisseria meningitidis strain H44 / 76 is not known.

Изобретение решает задачу получения рекомбинантной IgA1 протеазы, обладающей иммуногенными и протективными свойствами, предназначенной для получения поливакцины для профилактики менингококковых инфекций, в том числе вызываемых бактериями N.meningitidis серогруппы В.The invention solves the problem of producing a recombinant IgA1 protease having immunogenic and protective properties, intended to obtain a multivaccine for the prevention of meningococcal infections, including those caused by bacteria N.meningitidis serogroup B.

Поставленная задача решается за счет:The problem is solved by:

Нуклеиновой кислоты, кодирующей IgA1 протеазу Neisseria meningitidis серогруппы В штамм Н44/76 (SEQ ID NO: 1);Nucleic acid encoding IgA1 protease of Neisseria meningitidis serogroup B strain H44 / 76 (SEQ ID NO: 1);

рекомбинантной плазмидной ДНК, включающей вышеуказанную нуклеотидную последовательность, и обеспечивающей экспрессию IgA1 протеазы в клетке-хозяине (pBIGAPS1), характеризующейся следующими признаками:recombinant plasmid DNA, comprising the above nucleotide sequence, and ensuring the expression of IgA1 protease in the host cell (pBIGAPS1), characterized by the following features:

длина цепи составляет 8123 п.о.;chain length is 8123 bp .;

кодирует секретируемую форму IgA1 протеазы с сигнальной последовательностью на N-конце и гистидиновой меткой на С-конце белка;encodes a secreted form of IgA1 protease with a signal sequence at the N-terminus and a histidine tag at the C-terminus of the protein;

нуклеотидную последовательность, кодирующую IgA1-протеазу в плазмиде pBIGAPS1, фланкируют уникальные сайты рестрикции эндонуклеазами NdeI и XhoI,the nucleotide sequence encoding an IgA1 protease in the plasmid pBIGAPS1 is flanked by unique restriction sites by NdeI and XhoI endonucleases,

содержит T7lac-промотор транскрипции;contains a T7lac transcription promoter;

генетическим маркером служит нуклеотидная последовательность (kan), определяющая устойчивость трансформированных плазмидой pBIGAPS1 клеток бактерий к канамицину;the genetic marker is the nucleotide sequence (kan), which determines the resistance of bacterial cells transformed with plasmid pBIGAPS1 to kanamycin;

штамма-продуцента Е.coli BL21(DE3)/pBIGAPS1, содержащего рекомбинантную плазмидную ДНК, который продуцирует зрелую форму IgA1 протеазы;E. coli producer strain BL21 (DE3) / pBIGAPS1 containing recombinant plasmid DNA that produces a mature form of IgA1 protease;

IgA1 протеазы с молекулярной массой 107,6 кДа и рассчитанной изоэлектрической точкой 7,4, с аминокислотной последовательностью (SEQ ID NO: 2), кодируемой вышеуказанной нуклеотидной последовательностью, обладающей иммуногенными и протективными свойствами, предназначенной для получения поливакцины для профилактики менингококковых инфекций, в том числе вызываемых бактериями N. meningitidis серогруппы В;IgA1 protease with a molecular weight of 107.6 kDa and a calculated isoelectric point of 7.4, with the amino acid sequence (SEQ ID NO: 2) encoded by the above nucleotide sequence, which has immunogenic and protective properties, designed to obtain a multivaccine for the prevention of meningococcal infections, including the number caused by bacteria N. meningitidis serogroup B;

а также за счет способа получения зрелой формы IgA1 протеазы Neisseria meningitidis серогруппы В, заключающегося в том, что клетку-хозяина трансформируют рекомбинантной плазмидной ДНК кодирующей IgA1 протеазу Neisseria meningitidis серогруппы В с нуклеотидной последовательностью (SEQ ID NO: 1), культивируют штамм-продуцент, выделяют и очищают целевой продукт из телец включения.and also due to the method of obtaining a mature form of IgA1 protease of Neisseria meningitidis serogroup B, which consists in the fact that the host cell is transformed with a recombinant plasmid DNA encoding IgA1 protease Neisseria meningitidis serogroup B with a nucleotide sequence (SEQ ID NO: 1), the producer strain is cultured, isolate and purify the target product from inclusion bodies.

Техническим результатом изобретения является получение впервые высокоочищенной полноразмерной IgA1 протеазы N.meningitidis серогруппы В (40% фермента от суммарного клеточного белка, 20 мг из 2 г биомассы клеток, чистота препарата - не менее 90%). Полученный препарат обладает выраженной иммуногенной и протективной активностью в опытах на лабораторных животных. Результаты работы показывают перспективность патентуемого препарата рекомбинантной IgA1 протеазы при разработке поливалентной вакцины для профилактики инфекций и, в первую очередь, для профилактики менингококковых инфекций, вызываемой бактериями N.meningitidis серогруппы В.The technical result of the invention is to obtain for the first time a highly purified full-length IgA1 protease of N. meningitidis serogroup B (40% of the enzyme from the total cellular protein, 20 mg from 2 g of cell biomass, the purity of the drug is not less than 90%). The resulting preparation has a pronounced immunogenic and protective activity in experiments on laboratory animals. The results of the work show the promise of the patented preparation of recombinant IgA1 protease in the development of a multivalent vaccine for the prevention of infections and, first of all, for the prevention of meningococcal infections caused by bacteria of N.meningitidis serogroup B.

Один объект настоящего изобретения включает установление нуклеотидной последовательности iga Neisseria meningitidis серогруппы В штамм Н44/76, кодирующей IgA1 протеазу N.meningitidis серогруппы В. Другой объект настоящего изобретения включает рекомбинантную плазмиду, включающую вышеуказанную нуклеотидную последовательность и обеспечивающую экспрессию IgA1 протеазы в клетке-хозяине.One object of the present invention includes the establishment of the nucleotide sequence of iga Neisseria meningitidis serogroup B strain H44 / 76 encoding the IgA1 protease of N. meningitidis serogroup B. Another object of the present invention includes a recombinant plasmid comprising the above nucleotide sequence and allowing expression of the IgA1 protease in the host cell.

Был проведен анализ геномного банка данных http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Genbank) с целью поиска известных последовательностей генов IgA1 протеазы, продуцируемой штаммами N. meningitidis серогруппы В. Выявлено, что имеющиеся данные охватывают единственный штамм серогруппы В - МС58. На основе последовательности гена, кодирующего IgA1 протеазу МС58, были сконструированы праймеры для клонирования фрагмента гена фермента родственного штамма Н44/76, кодирующего форму IgA1 протеазы, близкую по размеру к секретируемой (~ 900-1000 а.о.). Для клонирования секретируемой формы фермента IgA1 протеазы проводили амплификацию нуклеотидной последовательности по стандартному протоколу ПЦР, используя в качестве матрицы геномную ДНК штамма Neisseria meningitidis Н44/76. Был получен фрагмент ДНК длиной около 2900 п.о. Целевой ПЦР-продукт был клонирован в вектор рЕТ-24а(+) (Novagen, Cat. No 69749-3) при использовании уникальных сайтов рестрикции NdeI и XhoI таким образом, чтобы продуцируемый белок содержал His-метку в C-концевой области для последующей очистки белка с помощью металлохелатной хроматографии. Проведено секвенирование клонированной нуклеотидной последовательности, в результате впервые была установлена нуклеотидная последовательность фрагмента гена, кодирующего секретируемую форму IgA1 протеазы из Neisseria meningitidis Н44/76, на основании которой определена аминокислотная последовательность белка. Полученная плазмидная ДНК была названа pBIGAPS1.An analysis was made of the genomic data bank http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Genbank) in order to search for known sequences of IgA1 protease genes produced by strains of N. meningitidis of serogroup B. It was revealed that the available data cover the only strain of serogroup B - MS58. Based on the sequence of the gene encoding IgA1 protease MC58, primers were designed to clone the gene fragment of the enzyme related strain H44 / 76 encoding the IgA1 protease form that is close in size to the secreted (~ 900-1000 a.a.). To clone the secreted form of the IgA1 protease enzyme, the nucleotide sequence was amplified according to the standard PCR protocol using the genomic DNA of the Neisseria meningitidis strain H44 / 76 as a template. A DNA fragment of about 2900 bp was obtained. The desired PCR product was cloned into pET-24a (+) vector (Novagen, Cat. No. 69749-3) using unique NdeI and XhoI restriction sites so that the protein produced contained His tag in the C-terminal region for subsequent purification protein using metal chelate chromatography. The cloned nucleotide sequence was sequenced; as a result, the nucleotide sequence of the gene fragment encoding the secreted form of the IgA1 protease from Neisseria meningitidis H44 / 76 was first established, based on which the amino acid sequence of the protein was determined. The resulting plasmid DNA was named pBIGAPS1.

Еще один объект настоящего изобретения включает штамм Е.coli, содержащий рекомбинантную нуклеиновую последовательность (см. выше), который продуцирует зрелую форму IgA1 протеазы. В качестве клетки-хозяина использовали, прежде всего, штамм Е.coli BL21(DE3), на основе которого был получен штамм BL21(DE3)/pBIGAPS1, описанный ниже.Another object of the present invention includes an E. coli strain containing a recombinant nucleic sequence (see above) that produces a mature form of IgA1 protease. As the host cell, first of all, E. coli strain BL21 (DE3) was used, on the basis of which the strain BL21 (DE3) / pBIGAPS1 was obtained, which is described below.

Другой объект включает способ получения зрелой формы IgA1 протеазы Neisseria meningitidis серогруппы В, заключающийся в том, что клетку-хозяина Е.coli BL21(DE3) трансформируют описанной выше рекомбинантной плазмидной ДНК, кодирующей IgA1 протеазу Neisseria meningitidis серогруппы В, с нуклеотидной последовательностью (SEQ ID NO: 1), культивируют клетки-хозяина, как описано ниже, выделяют и очищают целевой продукт из телец включения.Another object includes a method for producing a mature form of IgA1 protease of Neisseria meningitidis serogroup B, which comprises transforming the E. coli BL21 host cell (DE3) into the recombinant plasmid DNA encoding IgA1 Neisseria meningitidis serogroup B protease with the nucleotide sequence (SEQ ID NO: 1), host cells are cultured as described below, the target product is isolated and purified from inclusion bodies.

Еще один объект настоящего изобретения включает IgA1 протеазу с молекулярной массой 107,6 кДа и рассчитанной изоэлектрической точкой 7,4 и аминокислотной последовательностью (SEQ ID NO: 2), кодируемую описанной выше нуклеотидной последовательностью и полученную указанным выше способом, предназначенную для получения поливакцины для профилактики инфекций, в том числе вызываемых бактериями N. meningitidis серогруппы В.Another object of the present invention includes an IgA1 protease with a molecular weight of 107.6 kDa and an calculated isoelectric point of 7.4 and an amino acid sequence (SEQ ID NO: 2) encoded by the nucleotide sequence described above and obtained by the above method, designed to obtain a multivaccine for prevention infections, including those caused by bacteria N. meningitidis serogroup B.

IgA1 протеаза в качестве активного компонента может быть использована для получения поливакцины для профилактики инфекций, вызываемых бактериями, такими как Clostridium ramosum, Bacteroides melaninogenicus, Capnocytophaga ochracea, Streptococcus pneumonia, Streptococcus sanguis, Streptococcus oralis, Streptococcus mitis, Haemophilus influenzae, Haemophilus influenzae, Haemophilus aegyptius, Neisseria gonorrhoeae, Neisseria meningitidis, Haemophilus influenzae, Streptococcus viridans, Streptococcus canis, Streptococcus suis, Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Moraxella catarrhalis, Helicobacter pylori, Campylobacter jejuni, прежде всего N.meningitidis серогруппы В.IgA1 protease as an active ingredient can be used to obtain a multivaccine for the prophylaxis of infections caused by bacteria such as Clostridium ramosum, Bacteroides melaninogenicus, Capnocytophaga ochracea, Streptococcus pneumonia, Streptococcus sanguis, Streptococcus oralis, Streptococcus musemaeophus Haemophis Haemophis Haemophis Haemophis Haema , Neisseria gonorrhoeae, Neisseria meningitidis, Haemophilus influenzae, Streptococcus viridans, Streptococcus canis, Streptococcus suis, Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Moraxella catarrhalis, Helicobacter pylbiorgeni Campylorium, Campyoris L. pylori, Campulus

Для получения штамма-продуцента IgA1-протеазы трансформируют компетентные клетки Escherichia coli BL21(DE3) (E.coli В F- dcm ompT hsdS (rB- mB-) gal λ (DE3)) (Stratagene Cat. No 200131) плазмидной ДНК pBIGAPS1.To obtain the producer strain of IgA1 protease, competent cells of Escherichia coli BL21 (DE3) (E. coli B F - dcm ompT hsdS (r B - m B - ) gal λ (DE3)) (Stratagene Cat. No. 200131) of plasmid DNA are transformed pBIGAPS1.

Полученный штамм, названный Е.coli BL21(DE3)/pBIGAPS1, характеризуется следующими свойствами:The resulting strain, named E. coli BL21 (DE3) / pBIGAPS1, is characterized by the following properties:

Культурально-морфологические признаки:Cultural and morphological signs:

Клетки мелкие, палочковидной формы, грамотрицательные, 1×3,5 мкм, подвижные. Штамм хорошо растет на обычных питательных средах (LB-бульон, LB-агар). При росте на агаризованной среде LB колонии округлые, гладкие, полупрозрачные, блестящие, желтоватого цвета. Край ровный, диаметр колоний 2-3 мм, консистенция пастообразная. Рост в жидкой среде LB характеризуется ровным помутнением, осадок легко седиментирует.The cells are small, rod-shaped, gram-negative, 1 × 3.5 μm, motile. The strain grows well on ordinary nutrient media (LB-broth, LB-agar). When growing on LB agar medium, the colonies are rounded, smooth, translucent, shiny, yellowish. The edge is even, the diameter of the colonies is 2-3 mm, the texture is pasty. Growth in a liquid LB medium is characterized by even turbidity, the sediment easily sedimentes.

Физиолого-биохимические признаки:Physiological and biochemical signs:

Клетки растут при 4-42°С, оптимум рН 6,8-7,6. В качестве источника азота используют как минеральные соли аммония, так и органические соединения: аминокислоты, пептон, триптон, дрожжевой экстракт.Cells grow at 4-42 ° C; optimum pH is 6.8-7.6. As a source of nitrogen, both ammonium mineral salts and organic compounds are used: amino acids, peptone, tryptone, yeast extract.

Генетические признаки:Genetic traits:

Клетки проявляют устойчивость к канамицину (до 100 мкг/мл), обусловленную наличием гена устойчивости к антибиотику в рекомбинантной плазмидной ДНК pBIGAPS1.Cells show resistance to kanamycin (up to 100 μg / ml), due to the presence of the antibiotic resistance gene in recombinant plasmid DNA pBIGAPS1.

Условия хранения:Storage conditions:

Штамм бактерий Е.coli BL21(DE3)/pBIGAPS1 хранят на чашках и косяках при 4°С. Пересевы на свежие среды проводят один раз в месяц. Может храниться не менее одного года в среде LB, содержащей 15% глицерина, при -70°С.The bacterial strain E. coli BL21 (DE3) / pBIGAPS1 is stored on plates and jambs at 4 ° C. Reseeding on fresh media is carried out once a month. It can be stored for at least one year in LB medium containing 15% glycerol at -70 ° C.

Устойчивость к антибиотикам:Antibiotic resistance:

Клетки штамма-продуцента проявляют устойчивость к канамицину (до 100 мкг/мл), обусловленную наличием гена устойчивости в рекомбинантной плазмидной ДНК pBIGAPS1.The cells of the producer strain show resistance to kanamycin (up to 100 μg / ml), due to the presence of the resistance gene in the recombinant plasmid DNA pBIGAPS1.

Изобретение иллюстрируют графические материалы.The invention is illustrated by graphic materials.

Фиг.1. Физическая карта рекомбинантной плазмидной ДНК pBIGAPS1.Figure 1. Physical map of recombinant plasmid DNA pBIGAPS1.

Рекомбинантная плазмидная ДНК pBIGAPS1, содержащая 8123 п.о., кодирующая секретируемую форму IgA1-протеиназы, состоящая из:Recombinant plasmid DNA pBIGAPS1 containing 8123 bp encoding a secreted form of IgA1 proteinase, consisting of:

bigaps1 - область, кодирующая сигнальный пептид, секретируемую форму IgA1-протеазы и гистидиновую метку, и фланкируемая уникальными сайтами рестрикции эндонуклеазами NdeI (3051) и XhoI (158) (нумерация приведена в соответствии с нумерацией в векторе рЕТ-24а), ori - участок инициации репликации рекомбинантной плазмидной ДНК, T7lac promoter - гибридный промотор транскрипции, Stop - терминатор транскрипции рибосомного оперона Е.coli, kan - ген, определяющий устойчивость микроорганизма к канамицину, f1 origin - участок, позволяющий получать одноцепочечную ДНК, lacI - область, кодирующая lac репрессор.bigaps1 is the region encoding the signal peptide, the secreted form of the IgA1 protease and the histidine tag, and flanked by unique restriction sites by the endonucleases NdeI (3051) and XhoI (158) (the numbering is according to the numbering in the pET-24a vector), ori is the initiation site replication of recombinant plasmid DNA, T7lac promoter - hybrid transcription promoter, Stop - transcription terminator of the ribosomal operon E. coli, kan - gene that determines the resistance of the microorganism to kanamycin, f1 origin - region that allows to obtain single-stranded DNA, lacI - region, code uyuschaya lac repressor.

Фиг.2. Ферментативная активность IgA1 протеиназы. На оси ординат указано количество не прогидролизованного субстрата - IgA1 или IgG (контроль - методом ИФА) после инкубации с ферментом.Figure 2. Enzymatic activity of IgA1 proteinase. The ordinate indicates the amount of non-hydrolyzed substrate — IgA1 or IgG (control by ELISA) after incubation with the enzyme.

Фиг.3. Уровень специфических антител в крови иммунизированных мышей.Figure 3. The level of specific antibodies in the blood of immunized mice.

Фиг.4. Защищенность мышей, иммунизированных IgA1-протеазой после заражения менингококком серогруппы В штамм Н44/76.Figure 4. The protection of mice immunized with an IgA1 protease after infection with serogroup B meningococcus strain H44 / 76.

Впервые установлена нуклеотидная последовательность фрагмента нуклеиновой кислоты (гена) iga Neisseria meningitidis серогруппы В штамм Н44/76, кодирующая секретируемую форму IgA1-специфической протеазы. Впервые создан экспрессионный штамм Е.coli суперпродуцент IgA1-протеазы серогруппы В, выделен белок и осуществлен его рефолдинг, позволяющий получать растворимую форму фермента.For the first time, the nucleotide sequence of the iga Neisseria meningitidis serogroup B nucleic acid (gene) fragment of strain H44 / 76, encoding the secreted form of an IgA1-specific protease, was established. For the first time, an expression strain of E. coli, a superproducer of serogroup B IgA1 protease, was created, a protein was isolated and refolded, allowing to obtain a soluble form of the enzyme.

Изобретение иллюстрируют примеры:The invention is illustrated by examples:

Пример 1Example 1

Определение и получение нуклеиновой кислоты, кодирующей IgA1 протеазу Neisseria meningitidis серогруппы В штамм Н44/76 (SEQ ID NO: 1)Determination and preparation of nucleic acid encoding IgA1 protease of Neisseria meningitidis serogroup B strain H44 / 76 (SEQ ID NO: 1)

Проведение анализа данных геномного банка (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Genbank) выявило, что к настоящему времени для Neisseria meningitidis серогруппы В известен единственный геном штамма МС58. На основании предположения о близости строения генов IgA1 протеаз родственных штаммов, по известной последовательности гена iga МС58 сконструированы праймеры для клонирования фрагмента нуклеиновой кислоты (гена) штамма Н44/76, кодирующего форму протеазы, близкую по размеру к секретируемой (примерно 900-1000 аминокислотных остатков, а.о.). Выбранная структура праймеров позволяет амплифицировать продукт полимеразной цепной реакции (ПЦР), пригодный для последующего встраивания в экспрессионные вектора семейства рЕТ (Novagen), используемые для получения белков в штаммах Е.coli, лизогенных по бактериофагу Т7.An analysis of the data of the genomic bank (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Genbank) revealed that so far the only genome of strain MC58 is known for Neisseria meningitidis serogroup B. Based on the assumption that the structure of IgA1 genes of proteases of related strains is similar, the primers were designed for cloning a fragment of a nucleic acid (gene) of strain H44 / 76 encoding a protease shape close to secreted (approximately 900-1000 amino acid residues A.O.). The selected structure of the primers allows amplification of the product of polymerase chain reaction (PCR), suitable for subsequent incorporation into expression vectors of the pET family (Novagen) used to obtain proteins in E. coli strains lysogenic by T7 bacteriophage.

Для последующего клонирования в векторе рЕТ-24(а+) в праймеры (f1 - прямой - 5-CGAGACAGCCATATGAAAACCAAACGTTTTAAAATTAAC-3 SEQ ID №3 - обратный - 5-GGGCTCGAGATTGTACAATCGGGTAATACCG-3 SEQ ID №4), потенциально фланкирующие целевой участок гена iga штамма Н44/76, введены последовательности сайтов узнавания рестриктаз NdeI и XhoI (соответственно для f1 и f2), имеющиеся в полилинкере вектора. Строение праймера f2, не содержащего терминирующих кодонов, позволяет получать белок, модифицированный в С-концевой области гексагистидиновой меткой для последующего проведения металлохелатной хроматографии при его выделении.For subsequent cloning in the pET-24 vector (a +) into primers (f1 — direct — 5-CGAGACAGCCATATGAAAACCAAACGTTTTAAAATTAAC-3 SEQ ID No. 3 — reverse — 5-GGGCTCGAGATTGTACAATCGGGGATATACCG-3 potential region SE44 ID4 / 76, the sequences of restriction enzyme recognition sites NdeI and XhoI (respectively for f1 and f2) introduced in the polylinker of the vector are introduced. The structure of primer f2, which does not contain termination codons, allows one to obtain a protein modified in the C-terminal region with a hexahistidine tag for subsequent metal chelate chromatography during isolation.

Амплификацию фрагмента нуклеиновой кислоты проводят по стандартному протоколу за 25 циклов ПЦР, используя в качестве матрицы геномную ДНК штамма Н44/76. Температуру отжига праймеров подбирают экспериментально. Обработку ПЦР-фрагмента и вектора рестриктазами, лигирование и трансформацию компетентных клеток проводят по стандартным процедурам. Далее проводят секвенирование клонированной ДНК с нескольких первичных клонов, в результате впервые установлена нуклеотидная последовательность фрагмента нуклеиновой кислоты, кодирующего секретируемую форму IgA1 протеазы из Neisseria meningitidis H44/76, на основании которой определена аминокислотная последовательность белка (SEQ ID NO: 2). Полученная плазмидная ДНК была названа pBIGAPS1.Amplification of a nucleic acid fragment is carried out according to the standard protocol for 25 cycles of PCR using the genomic DNA of strain H44 / 76 as a template. The annealing temperature of the primers is selected experimentally. Processing of the PCR fragment and vector with restriction enzymes, ligation and transformation of competent cells is carried out according to standard procedures. Next, the cloned DNA is sequenced from several primary clones, as a result, the nucleotide sequence of the nucleic acid fragment encoding the secreted form of the IgA1 protease from Neisseria meningitidis H44 / 76 was first established, based on which the amino acid sequence of the protein was determined (SEQ ID NO: 2). The resulting plasmid DNA was named pBIGAPS1.

Пример 2Example 2

А) Получение рекомбинантной плазмидной ДНК pBIGAPS1.A) Obtaining recombinant plasmid DNA pBIGAPS1.

Рекомбинантную плазмидную ДНК получают из клеток ночной культуры стандартным щелочным методом (Maniatis, Т., Fritsch, E.F. and Sambrook, J. (1982) Molecular Cloning: a Laboratory Manual, Cold Sping Harbor Laboratory Press) и используют для введения в компетентные клетки с помощью теплового шока. Для этого к 50 мкл суспензии компетентных клеток добавляют 100 нг - 1 мкг плазмидной ДНК и инкубируют в течение 40 мин на льду. Полученную смесь инкубируют при 42°С в течение 2 мин, затем инкубируют во льду в течение 2 мин, добавляют 1 мл холодного бульона LB и инкубируют в течение 1 ч при 37°С. После этого 100 мкл суспензии бактериальных клеток высевают на чашки Петри с агаром, содержащим 50 мкг/мл канамицина. Чашки инкубируют в течение ночи при 37°С, бактериальные клетки нескольких выросших колоний используют для независимого засева микробиологических пробирок с 5 мл жидкой среды LB, содержащей 50 мкг/мл канамицина, с последующим выращиванием бактериальных клеток на качалке при 37°С в течение ночи. После этого в пробирки добавляют глицерин до конечной концентрации 15%, суспензию клеток разливают в пластиковые пробирки и хранят при -70°С.Recombinant plasmid DNA is obtained from overnight culture cells by the standard alkaline method (Maniatis, T., Fritsch, EF and Sambrook, J. (1982) Molecular Cloning: a Laboratory Manual, Cold Sping Harbor Laboratory Press) and used to introduce into competent cells using heat shock. For this, 100 ng - 1 μg of plasmid DNA is added to 50 μl of a suspension of competent cells and incubated for 40 minutes on ice. The resulting mixture was incubated at 42 ° C for 2 min, then incubated in ice for 2 min, 1 ml of cold LB broth was added and incubated for 1 h at 37 ° C. After this, 100 μl of a suspension of bacterial cells are plated on Petri dishes with agar containing 50 μg / ml kanamycin. The plates are incubated overnight at 37 ° C, the bacterial cells of several grown colonies are used for independent plating of microbiological tubes with 5 ml of LB liquid medium containing 50 μg / ml kanamycin, followed by growth of bacterial cells on a shaker at 37 ° C overnight. After that, glycerin is added to the tubes to a final concentration of 15%, the cell suspension is poured into plastic tubes and stored at -70 ° C.

Физическая карта рекомбинантной плазмидной ДНК приведена на фигуре 1.A physical map of recombinant plasmid DNA is shown in figure 1.

Б) Получение штамма.B) Obtaining strain.

Штамм Е.coli BL21(DE3)/pBIGAPS1 получают путем введения плазмидной ДНК pBIGAPS1 в компетентные клетки Е.coli BL21(DE3) с помощью метода теплового шока. Для получения компетентных клеток бактериальные клетки исходного штамма Escherichia coli BL21(DE3) (Е.coli В F- dcm ompT hsdS (rB- mB-) gal λ (DE3)) выращивают в жидкой среде LB в течение ночи при 37°С и используют для засева 100 мл той же среды. Культуру выращивают до ранней логарифмической фазы на качалке при интенсивной аэрации (до оптической плотности при 600 нм = 0.4÷0.5), быстро охлаждают во льду, клетки осаждают центрифугированием в течение 10 мин при 5000 об/мин при +4°С. Осадок дважды промывают в 50 мл 100 мМ CaCl2. Осажденные клетки ресуспендируют в 2 мл 100 мМ CaCl2, с добавлением глицерина до 10%. Разделяют на аликвоты по 50 мкл, быстро замораживают и хранят при -70°С.The E. coli BL21 (DE3) / pBIGAPS1 strain is obtained by introducing pBIGAPS1 plasmid DNA into competent E. coli BL21 (DE3) cells using the heat shock method. To obtain competent cells, the bacterial cells of the parent strain Escherichia coli BL21 (DE3) (E. coli B F - dcm ompT hsdS (r B - m B - ) gal λ (DE3)) are grown in LB liquid medium overnight at 37 ° C and used for seeding 100 ml of the same medium. The culture is grown to the early logarithmic phase on a rocking chair with intensive aeration (to optical density at 600 nm = 0.4 ÷ 0.5), it is quickly cooled in ice, the cells are precipitated by centrifugation for 10 min at 5000 rpm at + 4 ° С. The precipitate is washed twice in 50 ml of 100 mm CaCl 2 . The precipitated cells are resuspended in 2 ml of 100 mM CaCl 2 , with the addition of glycerol up to 10%. Divide into aliquots of 50 μl, quickly freeze and store at -70 ° C.

Пример 3Example 3

Определение продуктивности штамма-продуцента IgA1-протеазы.Determination of the productivity of the producer strain of IgA1 protease.

В 15 мл жидкой среды LB, содержащей 50 мкг/мл канамицина, вносят 1% инокулят ночной культуры клеток и выращивают при 37°С на качалке при 180 об/мин в течение 2 ч до мутности 0,8. Затем добавляют индуктор изопропилтиогалактопиранозид (ИПТГ) до конечной концентрации 0,5 мМ и продолжают инкубацию в тех же условиях в течение 2,0 ч. Отбирают пробу 1 мл и центрифугируют в течение 6 мин при 12000 об/мин, после чего клетки суспендируют в 100 мкл деионизированной воды, добавляют 33 мкл буферного раствора, содержащего 125 мМ Трис-HCl, рН 6,8, 20% глицерин, 3% додецилсульфат натрия, 3% меркаптоэтанол и 0,01% бромфеноловый синий, нагревают в течение 10 мин до 95°С. Отбирают аликвоту и анализируют электрофорезом в 10% полиакриламидном геле, содержащем 0,1% додецилсульфат натрия. Гель окрашивают Кумасси R250 и сканируют на лазерном сканере. Продуктивность штамма Е.coli BL21(DE3)/pBIGAPS1 составляет 40% фермента от суммарного клеточного белка.In 15 ml of LB liquid medium containing 50 μg / ml kanamycin, a 1% inoculum of overnight cell culture was added and grown at 37 ° C on a shaker at 180 rpm for 2 hours until a turbidity of 0.8. The isopropylthiogalactopyranoside inductor (IPTG) is then added to a final concentration of 0.5 mM and incubation is continued for 2.0 hours under the same conditions. A 1 ml sample is taken and centrifuged for 6 minutes at 12,000 rpm, after which the cells are suspended in 100 μl of deionized water, add 33 μl of a buffer solution containing 125 mm Tris-HCl, pH 6.8, 20% glycerol, 3% sodium dodecyl sulfate, 3% mercaptoethanol and 0.01% bromophenol blue, heated for 10 min to 95 ° FROM. An aliquot was taken and analyzed by electrophoresis on a 10% polyacrylamide gel containing 0.1% sodium dodecyl sulfate. The gel is stained with Coomassie R250 and scanned on a laser scanner. The productivity of E. coli strain BL21 (DE3) / pBIGAPS1 is 40% of the enzyme from the total cellular protein.

Пример 4Example 4

Выделение рекомбинантной IgA1 протеазыIsolation of Recombinant IgA1 Protease

Разрушение клеток и фракционирование лизатаCell disruption and lysate fractionation

Размороженные после хранения клетки (2 г из 1 л индуцированной культуры) ресуспендируют в семикратном объеме 20 мМ Tris-HCl-буфера, рН 8.5, содержащем 1% Тритон-Х100, либо в детергентсодержащем 20 мМ калий-фосфатном буфере, рН 7.5 Суспензия клеток пятикратно обработана ультразвуком и подвергнута центрифугированию (1 час, 20000 g). Разделенные фракции растворимых белков (бесклеточный экстракт, БЭ) и нерастворимая часть клеточного лизата (дебрис и нерастворимые белки) изолируют. Согласно результатам электрофоретического анализа целевой белок формирует нерастворимые тельца включения (ТВ), независимо от температурных условий индукции культуры и типа буфера, использованного при разрушении клеток. Нерастворимую часть лизата клеток, содержащую ТВ, после ресуспендирования в 1% Тритон-Х100 при повторной обработке ультразвуком и последующего центрифугирования используют для проведения хроматографии на Q-сефарозе в денатурирующих условиях.Thawed cells after storage (2 g from 1 L of the induced culture) are resuspended in a seven-fold volume of 20 mM Tris-HCl buffer, pH 8.5, containing 1% Triton-X100, or in detergent-containing 20 mM potassium phosphate buffer, pH 7.5 Cell suspension five times sonicated and centrifuged (1 hour, 20,000 g). Separated fractions of soluble proteins (cell-free extract, BE) and the insoluble part of the cell lysate (debris and insoluble proteins) are isolated. According to the results of electrophoretic analysis, the target protein forms insoluble inclusion bodies (TB), regardless of the temperature conditions of the culture induction and the type of buffer used to destroy cells. The insoluble portion of the cell lysate containing TB, after resuspension in 1% Triton-X100 with repeated sonication and subsequent centrifugation, is used for chromatography on Q-Sepharose under denaturing conditions.

Анионообменная хроматография на Q-сефарозеAnion exchange chromatography on Q-Sepharose

ТВ, выделенные из 2 г клеток, индуцированные при 25°С, растворяют в 20 мл Tris-HCl-буфера, рН 8.5, содержащего 6 М мочевину и 20 мМ дитиотреитол (ДТТ). Суммарное количество белка, содержащегося в ТВ, составляет около 50 мг при определении по методу Брэдфорд. После центрифугирования и фильтрования раствор наносят со скоростью 1 мл/мин на 10 мл анионообменного сорбента (две предупакованные картридж-колонки HiTrap Q Sepharose HP, GE Healthcare, Швеция), уравновешенного тем же буфером. Фракции, содержащие очищенный белок и полученные в результате градиентной элюции хлоридом натрия (100 мл, 0-1 М NaCl) в стартовом буфере, объединяют (в сумме 20 мл) и используют для переведения IgA1-протеазы в растворимую форму. Выход частично очищенного препарата целевого белка на этой стадии составляет 40 мг из 2 г биомассы клеток.TB, isolated from 2 g of cells induced at 25 ° C, are dissolved in 20 ml of Tris-HCl buffer, pH 8.5, containing 6 M urea and 20 mm dithiothreitol (DTT). The total amount of protein contained in the TV is about 50 mg as determined by the Bradford method. After centrifugation and filtration, the solution was applied at a rate of 1 ml / min per 10 ml of anion exchange sorbent (two pre-packed HiTrap Q Sepharose HP cartridge columns, GE Healthcare, Sweden), equilibrated with the same buffer. Fractions containing purified protein and obtained as a result of gradient elution with sodium chloride (100 ml, 0-1 M NaCl) in the starting buffer are combined (20 ml in total) and used to convert the IgA1 protease into a soluble form. The yield of the partially purified target protein preparation at this stage is 40 mg from 2 g of cell biomass.

Рефолдинг IgA1 протеазыIgA1 protease refolding

Объединенный элюат (20 мл, 2 мг/мл), полученный после проведения хроматографии на Q-сефарозе, разбавляют в 10 раз 20 мМ Tris-HCl-буфером, рН 8.5, методом быстрого разбавления (выкапывание раствора белка в буфер). После медленного перемешивания раствора (при концентрации белка 0.2 мг/мл) в течение 20 часов и последующего концентрирования методом ультрафильтрации до исходного объема раствор белка трижды диализуют против 1 л 20 мМ Tris-HCl-буфера, рН 8.5. Далее раствор подвергают центрифугированию (30 мин, 5000 g) и фильтрованию через стерильную мембрану с размером пор 0.2 мкм.The combined eluate (20 ml, 2 mg / ml) obtained after chromatography on Q-Sepharose was diluted 10 times with 20 mM Tris-HCl buffer, pH 8.5, by rapid dilution (digging out the protein solution into the buffer). After slowly mixing the solution (at a protein concentration of 0.2 mg / ml) for 20 hours and subsequent concentration by ultrafiltration to the initial volume, the protein solution is dialyzed three times against 1 L of 20 mM Tris-HCl buffer, pH 8.5. The solution is then centrifuged (30 min, 5000 g) and filtered through a sterile membrane with a pore size of 0.2 μm.

Выход белка на конечной стадии составляет 20 мг из 2 г биомассы клеток. Чистота препарата - не менее 90%.The final protein yield is 20 mg from 2 g of cell biomass. The purity of the drug is not less than 90%.

Пример 5Example 5

Определение иммуногенной и протективной активностиDetermination of immunogenic and protective activity

Иммуногенную и протективную активность полученной IgA1 протеазы оценивают на мышах линии Balb/C. Для оценки этих показателей животных иммунизируют IgA1 протеазой дважды внутривенно в дозе 20 мкг/мышь с интервалом в 45 дней. Для иммунизации мышей используют препарат рекомбинантной IgA1 протеазы, полученный, как описано в примере 3. Полученный препарат обладает специфической ферментативной активностью, т.е. гидролизует IgA1 и не гидролизует IgG (фиг.2).The immunogenic and protective activity of the obtained IgA1 protease was evaluated in Balb / C mice. To evaluate these parameters, animals are immunized with IgA1 protease twice intravenously at a dose of 20 μg / mouse with an interval of 45 days. For immunization of mice, a recombinant IgA1 protease preparation is used, prepared as described in Example 3. The resulting preparation has a specific enzymatic activity, i.e. hydrolyzes IgA1 and does not hydrolyze IgG (figure 2).

Показателем иммуногенности полученной IgA1 протеазы служит нарастание специфических антител в крови мышей на 10-й день после иммунизации, определяемых методом ИФА. Через 1 месяц после иммунизации мышей заражают живой вирулентной культурой менингококка серогруппы В штамм Н44/47.An indicator of the immunogenicity of the obtained IgA1 protease is the increase in specific antibodies in the blood of mice on the 10th day after immunization, determined by ELISA. 1 month after immunization, mice are infected with a live virulent culture of meningococcus serogroup B strain H44 / 47.

Протективную активность IgA1 протеазы оценивают по уровню бактериемии у иммунизированных животных через 4 часа после заражения менингококком, а также по числу выживших животных, на 5-й день после заражения, по сравнению с этими же показателями у контрольных (неиммунизированных) мышей.The protective activity of IgA1 proteases is estimated by the level of bacteremia in immunized animals 4 hours after infection with meningococcus, as well as by the number of surviving animals, on the 5th day after infection, compared with the same parameters in control (non-immunized) mice.

На фиг.3 показана диаграмма иммуногенной активности IgA1 протеазы. По оси ординат - оптическая плотность сывороток при λ=492 нм. Уже после однократной иммунизации уровень специфических антител в сыворотках мышей, иммунизированных IgA1 протеазой, возрастает примерно в 10 раз. Титр антител составляет 1:1280-1:2560. После повторной иммунизации антитела к IgA1 протеазе выявлялись при разведении более 1:5000.Figure 3 shows a diagram of the immunogenic activity of IgA1 protease. The ordinate shows the optical density of the sera at λ = 492 nm. After a single immunization, the level of specific antibodies in the sera of mice immunized with IgA1 protease increases by about 10 times. The antibody titer is 1: 1280-1: 2560. After re-immunization, antibodies to IgA1 protease were detected with a dilution of more than 1: 5000.

На диаграмме фиг.4 представлены уровень бактериемии (в %) и число выживших мышей, однократно иммунизированных IgA1 протеазой (заштрихованный столбик) по сравнению с контрольными, неиммунизированными животными (черный столбик). Уровень бактериемии в группе иммунизированных мышей снижен на 68% (32 КОЕ) по сравнению с контрольными неиммунизированными мышами (100 КОЕ).The diagram of figure 4 shows the level of bacteremia (in%) and the number of surviving mice, once immunized with IgA1 protease (shaded bar) compared to control, non-immunized animals (black bar). The bacteremia level in the group of immunized mice was reduced by 68% (32 CFU) compared with control non-immunized mice (100 CFU).

При заражении мышей менингококком в дозе 25·104 микробных клеток в контрольной группе выжило только 2 животных из 14-ти (14%), тогда как в группе иммунизированных IgA1 протеазой выжило 10 мышей из 14 (71%).When mice were infected with meningococcus at a dose of 25 · 10 4 microbial cells in the control group, only 2 animals out of 14 (14%) survived, while in the group immunized with IgA1 protease, 10 out of 14 mice survived (71%).

Полученные результаты свидетельствуют о высокой иммуногенной и протективной активности препарата рекомбинантной менингококковой IgA1 протеазы серогруппы B в отношении этой инфекции. Кроме того, результаты, полученные ранее (решение о выдаче патента по заявке №2009136634 от 05.10.2009 г. на «Способ получения IgA1 протеазы из культуры Neisseria meningitidis серогруппы А и иммуногенный препарат на ее основе»), дают основание считать, что полученный препарат может быть использован как кандидат на вакцину против менингококковой инфекции основных эпидемических серогрупп А, В и С.The results obtained indicate a high immunogenic and protective activity of the preparation of recombinant meningococcal IgA1 protease of serogroup B against this infection. In addition, the results obtained earlier (decision on the grant of a patent according to application No. 2009136634 dated October 5, 2009 for “A method for producing an IgA1 protease from a culture of Neisseria meningitidis serogroup A and an immunogenic preparation based on it”), suggest that the obtained preparation can be used as a candidate for a vaccine against meningococcal infection of the main epidemic serogroups A, B and C.

Таким образом, впервые установлена нуклеотидная последовательность фрагмента нуклеиновой кислоты iga Neisseria meningitidis серогруппы В штамм Н44/76, кодирующая секретируемую форму IgA1-специфической протеазы. Впервые на основе полученной плазмидной ДНК pBIGAPS1 создан экспрессионный штамм Е.coli суперпродуцент IgA1 протеазы серогруппы В, выделен белок и осуществлен его рефолдинг, позволяющий получать IgA1 протеазу в количестве на уровне 10-40 мг из 2 г биомассы клеток.Thus, the nucleotide sequence of the iga Neisseria meningitidis serogroup B nucleic acid fragment of strain H44 / 76, encoding the secreted form of an IgA1-specific protease, was first established. For the first time, the expression strain E. coli superproducer of serogroup B IgA1 protease was created on the basis of the obtained plasmid DNA pBIGAPS1, the protein was isolated and refolded, allowing to obtain the IgA1 protease in an amount of 10-40 mg from 2 g of cell biomass.

Показана иммуногенная и протективная активность в опытах на лабораторных животных и перспективность патентуемого препарата рекомбинантной IgA1 протеазы при разработке поливалентной вакцины для профилактики инфекций и, в первую очередь, для профилактики менингококковых инфекций, вызываемой бактериями N. meningitidis серогруппы В, а также других патогенов, активность которых обусловлена наличием IgA1 протеазы.The immunogenic and protective activity in experiments on laboratory animals and the potential of the patented preparation of recombinant IgA1 protease in the development of a multivalent vaccine for the prevention of infections and, first of all, for the prevention of meningococcal infections caused by bacteria of N. meningitidis serogroup B, as well as other pathogens whose activity due to the presence of IgA1 protease.

Claims (5)

1. Нуклеиновая кислота, кодирующая IgA1 протеазу Neisseria meningitidis серогруппы В штамм Н44/76 (SEQ ID NO: 1).1. Nucleic acid encoding IgA1 protease Neisseria meningitidis serogroup B strain H44 / 76 (SEQ ID NO: 1). 2. Рекомбинантная плазмидная ДНК, включающая нуклеиновую кислоту по п.1 и обеспечивающая экспрессию IgA1 протеазы в клетке-хозяине (pBIGAPS1), характеризующаяся следующими признаками:
длина цепи составляет 8123 п.о.;
кодирует секретируемую форму IgA1 протеазы с сигнальной последовательностью на N-конце и гистидиновой меткой на С-конце белка;
нуклеотидную последовательность, кодирующую IgA1-протеазу в плазмиде pBIGAPS1, фланкируют уникальные сайты рестрикции эндонуклеазами NdeI и XhoI,
содержит T7lac-промотор транскрипции;
генетическим маркером служит нуклеотидная последовательность (kan),
определяющая устойчивость трансформированных плазмидой pBIGAPS1 клеток бактерий к канамицину.
2. Recombinant plasmid DNA, comprising the nucleic acid according to claim 1 and providing expression of the IgA1 protease in the host cell (pBIGAPS1), characterized by the following features:
chain length is 8123 bp .;
encodes a secreted form of IgA1 protease with a signal sequence at the N-terminus and a histidine tag at the C-terminus of the protein;
the nucleotide sequence encoding an IgA1 protease in the plasmid pBIGAPS1 is flanked by unique restriction sites by NdeI and XhoI endonucleases,
contains a T7lac transcription promoter;
the genetic marker is the nucleotide sequence (kan),
determining the resistance of bacterial cells transformed with plasmid pBIGAPS1 to kanamycin.
3. Штамм-продуцент E.coli BL21(DE3)/pBIGAPSl, содержащий рекомбинантную плазмидную ДНК по п.2, который продуцирует зрелую форму IgA1 протеазы.3. The producer strain E. coli BL21 (DE3) / pBIGAPSl containing the recombinant plasmid DNA according to claim 2, which produces a mature form of IgA1 protease. 4. Способ получения зрелой формы IgA1 протеазы Neisseria meningitidis серогруппы В, заключающийся в культивировании штамма-продуцента по п.3, выделении и очистке целевого продукта из телец включения.4. A method of obtaining a mature form of IgA1 protease of Neisseria meningitidis serogroup B, which consists in cultivating a producer strain according to claim 3, isolation and purification of the target product from inclusion bodies. 5. IgA1 протеаза с молекулярной массой 107,6 кДа и рассчитанной изоэлектрической точкой 7,4, с аминокислотной последовательностью (SEQ ID NO: 2), кодируемая нуклеиновой кислотой по п.1, и полученная способом по п.4, обладающая иммуногенными и протективными свойствами, предназначенная для получения поливакцины для профилактики менингококковых инфекций, в том числе вызываемых бактериями N.meningitidis серогруппы В. 5. IgA1 protease with a molecular weight of 107.6 kDa and a calculated isoelectric point of 7.4, with the amino acid sequence (SEQ ID NO: 2) encoded by the nucleic acid according to claim 1, and obtained by the method according to claim 4, having immunogenic and protective properties designed to produce a multivaccine for the prevention of meningococcal infections, including those caused by bacteria N.meningitidis serogroup B.
RU2011106149/10A 2011-02-18 2011-02-18 NUCLEIC ACID CODING FUNCTIONALLY ACTIVE RECOMBINANT IgAL PROTEASE NEISSERIA MENINGITIDIS OF SEROGROUP B, RECOMBINANT PLASMID DNA CONTAINING NUCLEOTIDE SEQUENCE CODING ACTIVE IgAL PROTEASE, PRODUCER STRAIN CONTAINING PLASMID DNA PRODUCING MATURE FORM OF IgAL PROTEASE, RECOMBINANT Ig PROTEASE NEISSERIA MENINGITIDIS OF SEROGROUP B, METHOD FOR PRODUCING MATURE FORM IgAL PROTEASE SHOWING IMMUNOGENIC AND PROTECTIVE PROPERTIES RU2453599C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011106149/10A RU2453599C1 (en) 2011-02-18 2011-02-18 NUCLEIC ACID CODING FUNCTIONALLY ACTIVE RECOMBINANT IgAL PROTEASE NEISSERIA MENINGITIDIS OF SEROGROUP B, RECOMBINANT PLASMID DNA CONTAINING NUCLEOTIDE SEQUENCE CODING ACTIVE IgAL PROTEASE, PRODUCER STRAIN CONTAINING PLASMID DNA PRODUCING MATURE FORM OF IgAL PROTEASE, RECOMBINANT Ig PROTEASE NEISSERIA MENINGITIDIS OF SEROGROUP B, METHOD FOR PRODUCING MATURE FORM IgAL PROTEASE SHOWING IMMUNOGENIC AND PROTECTIVE PROPERTIES

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011106149/10A RU2453599C1 (en) 2011-02-18 2011-02-18 NUCLEIC ACID CODING FUNCTIONALLY ACTIVE RECOMBINANT IgAL PROTEASE NEISSERIA MENINGITIDIS OF SEROGROUP B, RECOMBINANT PLASMID DNA CONTAINING NUCLEOTIDE SEQUENCE CODING ACTIVE IgAL PROTEASE, PRODUCER STRAIN CONTAINING PLASMID DNA PRODUCING MATURE FORM OF IgAL PROTEASE, RECOMBINANT Ig PROTEASE NEISSERIA MENINGITIDIS OF SEROGROUP B, METHOD FOR PRODUCING MATURE FORM IgAL PROTEASE SHOWING IMMUNOGENIC AND PROTECTIVE PROPERTIES

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2453599C1 true RU2453599C1 (en) 2012-06-20

Family

ID=46681063

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011106149/10A RU2453599C1 (en) 2011-02-18 2011-02-18 NUCLEIC ACID CODING FUNCTIONALLY ACTIVE RECOMBINANT IgAL PROTEASE NEISSERIA MENINGITIDIS OF SEROGROUP B, RECOMBINANT PLASMID DNA CONTAINING NUCLEOTIDE SEQUENCE CODING ACTIVE IgAL PROTEASE, PRODUCER STRAIN CONTAINING PLASMID DNA PRODUCING MATURE FORM OF IgAL PROTEASE, RECOMBINANT Ig PROTEASE NEISSERIA MENINGITIDIS OF SEROGROUP B, METHOD FOR PRODUCING MATURE FORM IgAL PROTEASE SHOWING IMMUNOGENIC AND PROTECTIVE PROPERTIES

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2453599C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2701964C2 (en) * 2017-12-21 2019-10-02 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук (ИБХ РАН) Recombinant protein having protective action on meningococcus (embodiments), polynucleotide coding recombinant protein, recombinant plasmid dna containing said polynucleotide, host cell containing said recombinant plasmid dna, method of producing recombinant protein

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2701964C2 (en) * 2017-12-21 2019-10-02 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук (ИБХ РАН) Recombinant protein having protective action on meningococcus (embodiments), polynucleotide coding recombinant protein, recombinant plasmid dna containing said polynucleotide, host cell containing said recombinant plasmid dna, method of producing recombinant protein

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU666326B2 (en) Osp A proteins of borrelia burgdorferi subgroups, encoding genes and vaccines
ES2386534T3 (en) Heterologous expression of Neisseria proteins
JP3955317B2 (en) Immune composition against Helicobacter infection, polypeptide used in the composition, and nucleic acid sequence encoding the polypeptide
KR20140117433A (en) Vaccines against clostridium difficile comprising recombinant toxins
JP2004121216A (en) Gene of helicobacter pylori, required for regulation and maturation of urease
JP2004507217A (en) Listeria monocytogenes genomes, polypeptides and uses thereof
JP2004515227A (en) Listeria innocure, genome and its uses
US20040127480A1 (en) Novel bacterial rnase p proteins and their use in identifying antibacterial compounds
CN106967659A (en) A kind of structure and fermentation process of the antibiotic-free resistance recombined bacillus subtilis for expressing glutamate decarboxylase
JP2000507245A (en) Immunogenic compositions and methods comprising Porphyromonas gingivalis peptides
MXPA04003852A (en) Multivalent streptococcal vaccine compositions and methods for use.
Pilehchian et al. Fusion of Clostridium perfringens type D and B epsilon and beta toxin genes and it’s cloning in E. coli
JP3920271B2 (en) Methods and compositions for identifying streptococci containing cysteine proteases or fragments thereof
BR9506272B1 (en) hin47 isolated and purified mutant protein of haemophilus influenzae, chimeric molecule, nucleic acid molecule, recombinant plasmid, cell e. transformed coli, immunogenic composition, method for determining the presence of antibodies specifically reactive with hin47 protein in a sample, process for determining the presence of hin47 protein in a sample and diagnostic kit for determining the presence of antibodies in a specimen specifically reactive with protein hin47.
Angelos et al. Identification and characterization of complete RTX operons in Moraxella bovoculi and Moraxella ovis
Mallavia et al. The genetics of Coxiella burnetii: etiologic agent of Q fever and chronic endocarditis
RU2486243C1 (en) POLYNUCLEOTIDE ENCODING MUTANT RECOMBINANT IgA1 PROTEASE OF Neisseria meningitidis OF SEROGROUP B, RECOMBINANT PLASMID DNA COMPRISING SAID POLYNUCLEOTIDE, HOST CELL CONTAINING SAID PLASMID DNA, RECOMBINANT IgA1 PROTEASE OF Neisseria memingitidis OF SEROGROUP B, METHOD OF PRODUCING MATURE FORM OF IgA1 PROTEASE
Carr et al. Expression of a recombinant form of the V antigen of Yersinia pestis, using three different expression systems
RU2453599C1 (en) NUCLEIC ACID CODING FUNCTIONALLY ACTIVE RECOMBINANT IgAL PROTEASE NEISSERIA MENINGITIDIS OF SEROGROUP B, RECOMBINANT PLASMID DNA CONTAINING NUCLEOTIDE SEQUENCE CODING ACTIVE IgAL PROTEASE, PRODUCER STRAIN CONTAINING PLASMID DNA PRODUCING MATURE FORM OF IgAL PROTEASE, RECOMBINANT Ig PROTEASE NEISSERIA MENINGITIDIS OF SEROGROUP B, METHOD FOR PRODUCING MATURE FORM IgAL PROTEASE SHOWING IMMUNOGENIC AND PROTECTIVE PROPERTIES
BR102014014727A2 (en) immunogenic polyprotein complex of m. hyopneumoniae, a synthetic gene encoding the immunogenic polyprotein complex of m. hyopneumoniae, antigenic composition, process of obtaining an immunogenic polyprotein complex of m. hyopneumoniae, use of a composition based on the immunogenic polyprotein complex of m. hyopneumoniae
CN108671227B (en) Broad-spectrum multi-subunit vaccine for preventing streptococcus suis infection
CN107737334B (en) Broad-spectrum multi-subunit vaccine for preventing type A streptococcus infection
WO2009113664A1 (en) Recombinant dermonecrotic toxoid-containing drug for swine atrophic rhinitis
Zinchenko et al. Immunogenic and protective properties of Neisseria meningitidis IgA1 protease and of its truncated fragments
TWI614026B (en) Recombinant avibacterium paragallinarum flfa fimbrium subunit vaccine for infectious coryza of chickens, preparation method and use thereof

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner